电弧加热发动机的实验研究 被引量：11

1

作者 吴汉基 冯学章 +3 位作者 刘文喜 张志远 蒋远大 庞红勋 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1997年第4期41-48,共8页

介绍一种低功率电弧加热发动机系统的实验研究。该系统包括电源，点火系统，推进剂供给系统，发动机本体和一些测量设备。用氮和氩对不同的喷口喉道直径（０．６ｍｍ～１ｍｍ），不同的质量流率（２０ｍｇ／ｓ～１００ｍｇ／ｓ），不同... 介绍一种低功率电弧加热发动机系统的实验研究。该系统包括电源，点火系统，推进剂供给系统，发动机本体和一些测量设备。用氮和氩对不同的喷口喉道直径（０．６ｍｍ～１ｍｍ），不同的质量流率（２０ｍｇ／ｓ～１００ｍｇ／ｓ），不同的电源电压（８０Ｖ～１５０Ｖ）进行了性能研究。所有试验都是在直径为１ｍ，长为１． 展开更多

关键词 卫星控制 等离子体推进 电弧加热发动机

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氮氢混合气电弧加热发动机的性能试验 被引量：7

2

作者 吴汉基 冯学章 +3 位作者 蒋远大 张志远 刘文喜 马玉立 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期57-63,70,共8页

概述了用自制的脉宽调制电源供电 ,以氮氢混合气 (模拟肼的分解产物 )作推进剂的电弧加热发动机性能试验的情况及初步结果。试验表明 :自制的脉宽调制电源工作稳定 ;在混合气作推进剂的情况下 ,DHSL- 1和 DHSL- 2发动机可以正常运行 ,... 概述了用自制的脉宽调制电源供电 ,以氮氢混合气 (模拟肼的分解产物 )作推进剂的电弧加热发动机性能试验的情况及初步结果。试验表明 :自制的脉宽调制电源工作稳定 ;在混合气作推进剂的情况下 ,DHSL- 1和 DHSL- 2发动机可以正常运行 ,但由于发动机的高温密封性能不好 (漏气 ) ,测得的性能数据偏小。 展开更多

关键词 氮氢混合气 电弧加热发动机 性能试验 电火箭发动机

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电弧加热发动机地面试验(Ⅱ)发动机电特性分析 被引量：5

3

作者 汤海滨 刘畅 +2 位作者 陈树君 马彬 刘宇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期546-549,共4页

分析了电弧加热发动机放电等离子体物理特性和其对电源输出特性的要求,采用恒流控制并叠加电压正反馈,实现电源输出外特性的正斜率控制,保证了发动机电弧达到高电压工作模式和电弧工作的稳定性。通过地面试验,给出了发动机工作的电参数... 分析了电弧加热发动机放电等离子体物理特性和其对电源输出特性的要求,采用恒流控制并叠加电压正反馈,实现电源输出外特性的正斜率控制,保证了发动机电弧达到高电压工作模式和电弧工作的稳定性。通过地面试验,给出了发动机工作的电参数对发动机工作性能的影响。 展开更多

关键词 电弧加热发动机 电特性 试验

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电弧加热发动机尾流的光谱诊断 被引量：4

4

作者 赵文华 沈岩 陈黎明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期897-901,共5页

电弧加热发动机是一种为航天器提供机动和控制推力的装置。由于比冲远高于传统的使用化学推进剂的发动机 ,近年来 ,电弧加热发动机引起了愈来愈多的关注。为了了解电弧加热发动机的工作过程机理 ,讨论了电弧加热发动机尾流的诊断方法并... 电弧加热发动机是一种为航天器提供机动和控制推力的装置。由于比冲远高于传统的使用化学推进剂的发动机 ,近年来 ,电弧加热发动机引起了愈来愈多的关注。为了了解电弧加热发动机的工作过程机理 ,讨论了电弧加热发动机尾流的诊断方法并设计了一套光谱诊断系统。在此系统上 ,以氩气为工作气体 ,设定气流量和电流 ,在模拟空间环境下对电弧加热发动机尾流的光谱信号进行了采集。实验结果表明系统具有较高的信噪比 ,可以忽略噪音对光谱信号强度的影响 ,采集到的数据能够真实地反映物理过程。通过对采集到的谱线强度信号进行分析和处理 ,得到了尾流中氩的谱线发射系数的径向分布 ,并进一步得到了尾流平均激发温度的径向分布。实验结果表明电弧加热发动机的尾流处在热力学非平衡态下 ,因而用谱线强度法测温时选用不同的谱线 ,得到的温度值是不同的。 展开更多

关键词 电弧加热发动机 尾流 光谱诊断 航天器 热力学非平衡态 温度

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电弧加热发动机羽流电子温度的探针诊断 被引量：3

5

作者 赵文华 石泳 沈岩 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期67-71,共5页

电弧加热发动机(Arcjet)由于其比冲远高于传统的使用化学推进剂的发动机,近年来引起了愈来愈多的关注。文章建立了一套在真空环境下利用静电探针诊断技术测量Arcjet羽流电子温度的实验装置, 并且对以氩气为工质的 Arcjet 的羽流进行了测... 电弧加热发动机(Arcjet)由于其比冲远高于传统的使用化学推进剂的发动机,近年来引起了愈来愈多的关注。文章建立了一套在真空环境下利用静电探针诊断技术测量Arcjet羽流电子温度的实验装置, 并且对以氩气为工质的 Arcjet 的羽流进行了测量, 得到了羽流电子温度的轴向和径向分布情况, 以及电子温度随电弧电流和工质流量变化的趋势。实验结果表明Arcjet羽流轴线处的电子温度远大于重粒子温度。 展开更多

关键词 羽流 电弧加热发动机 比冲 推进剂 重粒子 诊断技术 下利 探针 实验结果 轴向

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小功率电弧加热发动机地面试验(Ⅰ)NH_3推进剂试验和分析 被引量：2

6

作者 汤海滨 刘畅 +2 位作者 马彬 肖应超 刘宇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期359-362,共4页

介绍了以NH3为推进剂的小功率电弧加热式发动机模拟空间环境的地面试验,测量了发动机工作性能参数。通过对工作参数优化,达到发动机高比冲的工作状态,并重点分析了推进剂流量对发动机性能的影响。研究结论为N2H4推进剂的试验提供了依据。

关键词 电弧加热发动机^+ 试验 氨

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1kW级肼电弧加热发动机工程样机研究 被引量：2

7

作者 沈岩 魏延明 +2 位作者 陈君 关威 汤海滨 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期845-851,共7页

为了满足静止轨道卫星及中低轨道卫星降低重量、延长寿命的需要,北京控制工程研究所近年来开展了电弧加热发动机的研究工作,目前正在进行1kW级肼电弧加热发动机工程样机的研制。介绍了1kW级肼电弧加热发动机工程样机研制工作的进展情况... 为了满足静止轨道卫星及中低轨道卫星降低重量、延长寿命的需要,北京控制工程研究所近年来开展了电弧加热发动机的研究工作,目前正在进行1kW级肼电弧加热发动机工程样机的研制。介绍了1kW级肼电弧加热发动机工程样机研制工作的进展情况。该项研制工作的目标是:完成电弧加热发动机的设计、加工和500h寿命试验。预期发动机功耗为1kW左右,比冲为4.5～5.5N.s/g,推力为75～150mN。目前已经完成了第一轮的发动机设计、加工和性能测试工作。出于安全性的考虑,目前的测试暂时是用N2和NH3的混合气体模拟肼进行的,测试获得了发动机的比冲、推力、效率等数据。在模拟肼的流量为18～30mg时,发动机的推力为100～150mN,比冲在5N.s/g左右,满足设计指标要求。预期采用单组元肼作为推进剂后,比冲将有所提高。 展开更多

关键词 电推进 电弧加热发动机 肼

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低功率N2H4电弧加热发动机高空模拟试验系统 被引量：2

8

作者 张莘艾 汤海滨 +1 位作者 施陈波 刘宇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期977-980,995,共5页

介绍了用于低功率肼（N2H4）电弧加热发动机（Arcjet）的高空模拟试验系统,阐述了该系统中的高空模拟真空系统、推进剂供给系统、电源调理单元（PCU,Power ControlUnit）、微推力全弹性测量装置、数据采集系统以及其它配套设施.针对低... 介绍了用于低功率肼（N2H4）电弧加热发动机（Arcjet）的高空模拟试验系统,阐述了该系统中的高空模拟真空系统、推进剂供给系统、电源调理单元（PCU,Power ControlUnit）、微推力全弹性测量装置、数据采集系统以及其它配套设施.针对低功率肼电弧加热发动机地面试验的特殊要求,重点介绍了有毒推进剂肼（N2H4）的供给、微小流量测量、微小推力测量的方法与原理,并在该套系统上进行了系统功能验证性试验.试验证明,该套系统满足低功率肼电弧加热发动机高空模拟试验要求,为推进肼电弧加热发动机的研究与工程应用提供了保障. 展开更多

关键词 肼电弧加热发动机 微小流量测量 微小推力测量 数据采集

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电弧加热发动机结构参数对性能的影响 被引量：1

9

作者 汤海滨 刘畅 +2 位作者 王海兴 马彬 刘宇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期1063-1067,共5页

为了研究结构参数对电弧加热发动机的影响,设计了不同结构尺寸的小功率电弧加热发动机,通过地面点火实验获得了发动机的参数和性能。在此基础上分析了推进剂进入方式、约束通道结构尺寸、电极材料对发动机性能的影响,给出了优化的约束... 为了研究结构参数对电弧加热发动机的影响,设计了不同结构尺寸的小功率电弧加热发动机,通过地面点火实验获得了发动机的参数和性能。在此基础上分析了推进剂进入方式、约束通道结构尺寸、电极材料对发动机性能的影响,给出了优化的约束通道参数。实验表明,电弧加热发动机结构参数对发动机工作性能产生较大的影响。 展开更多

关键词 电弧加热发动机 实验 结构 性能

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水电弧加热发动机不稳定性分析和实验 被引量：1

10

作者 侯凌云 赵文华 +2 位作者 沈岩 唐皇哉 贾云涛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期610-614,共5页

通过实验发现导致水电弧加热发动机不稳定的主要原因为推进剂流量供给的汽化脉动,提出了毛细管束稳定汽化原理,采用毛细管束汽化系统,实现了水在管内的稳定汽化。以水为推进剂进行了性能实验,实验结果表明水电弧加热发动机在实验工况下... 通过实验发现导致水电弧加热发动机不稳定的主要原因为推进剂流量供给的汽化脉动,提出了毛细管束稳定汽化原理,采用毛细管束汽化系统,实现了水在管内的稳定汽化。以水为推进剂进行了性能实验,实验结果表明水电弧加热发动机在实验工况下能够稳定的工作。 展开更多

关键词 水 电弧加热发动机 稳定性

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阳极结构对电弧加热发动机性能和稳定性的影响 被引量：1

11

作者 侯凌云 沈岩 刘政胤 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期381-384,共4页

为了解决电弧加热发动机在低功率和低流量下工作稳定性差导致性能下降的问题,以氮气为推进剂,比较了两种阳极结构对发动机性能的影响,采用原有阳极结构,在低功率时推力比冲性能较差,在低流量时效率较低;而在收缩段采用绝缘体代替原有钨... 为了解决电弧加热发动机在低功率和低流量下工作稳定性差导致性能下降的问题,以氮气为推进剂,比较了两种阳极结构对发动机性能的影响,采用原有阳极结构,在低功率时推力比冲性能较差,在低流量时效率较低;而在收缩段采用绝缘体代替原有钨阳极的新结构后,可使发动机的推力、比冲和热效率等性能和稳定性均有明显提高,说明通过阳极结构的改进可以人为控制弧点位置,对于低功率电弧发动机性能具有较大的影响。 展开更多

关键词 阳极结构 电弧加热发动机 性能 稳定性

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低功率氮氢电弧加热发动机非平衡数值模拟 被引量：1

12

作者 魏延明 何青松 王海兴 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2016年第3期15-23,共9页

文章对低功率氮氢电弧加热发动机进行了双温度化学非平衡数值模拟研究,模型中包含总的能量方程和电子能量方程,等离子体组分包括分子、原子、离子和电子等7个组分,采用的化学动力学模型中包含了氮氢组分解离、电离等重要的动力学过程,... 文章对低功率氮氢电弧加热发动机进行了双温度化学非平衡数值模拟研究,模型中包含总的能量方程和电子能量方程,等离子体组分包括分子、原子、离子和电子等7个组分,采用的化学动力学模型中包含了氮氢组分解离、电离等重要的动力学过程,气体的物性根据当地的组分和温度实时计算。通过计算获得了发动机内部气体温度及各组分数密度分布。结果表明,发动机轴线附近等离子体接近热力学平衡,而在发动机阳极壁面电弧贴附区域等离子体明显偏离热力学平衡;计算获得的组分分布表明电弧加热发动机内存在反混合过程,即发动机内各组分分布与入口浓度分布明显不同。氢组分由发动机中心到阳极壁面沿径向呈现先减小后增大的趋势;而氮组分的浓度分布趋势与氢组分相反;进一步的分析表明,发动机内各组分的扩散主要受到气体解离和电离过程引起的浓度梯度所驱动。 展开更多

关键词 氮氢电弧加热发动机 非平衡 数值模拟 化学动力学 电推进

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电弧加热发动机羽流电子温度及电子数密度的双静电探针测量

13

作者 孟显 潘文霞 吴承康 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期878-881,共4页

研制了一套双静电探针测量系统,对以氩气为推进剂的1kW级电弧加热发动机羽流进行了测量,得到了电子温度和电子数密度的轴向和径向分布,以及随弧电流、气流量的变化趋势。结果表明,羽流显著偏离局域热力学平衡状态,电子温度呈现复杂的分... 研制了一套双静电探针测量系统,对以氩气为推进剂的1kW级电弧加热发动机羽流进行了测量,得到了电子温度和电子数密度的轴向和径向分布,以及随弧电流、气流量的变化趋势。结果表明,羽流显著偏离局域热力学平衡状态,电子温度呈现复杂的分布和变化趋势。羽流轴线上的电子温度明显低于偏离轴线处的值,而电子数密度远高于偏离轴线处的值;羽流轴线上的电子温度随弧电流的增加而降低,电子数密度随弧电流的增加而增加;羽流中心区电子温度随气流量的变化趋势不明显。 展开更多

关键词 电弧加热发动机 羽流 双静电探针 电子温度 电子数密度

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低功率氮氢混合物电弧加热发动机模拟研究

14

作者 魏延明 耿金越 +1 位作者 何青松 王海兴 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2015年第1期1-8,共8页

对低功率电弧加热发动机内的传热与流动过程进行了数值模拟研究,分别采用氮氢混合物模拟氨和肼作推进剂,计算获得了不同入口总压和弧电流的多种工况条件下发动机内温度和速度分布.结果表明,随着弧电流的增加,发动机出口处的温度、速度... 对低功率电弧加热发动机内的传热与流动过程进行了数值模拟研究,分别采用氮氢混合物模拟氨和肼作推进剂,计算获得了不同入口总压和弧电流的多种工况条件下发动机内温度和速度分布.结果表明,随着弧电流的增加,发动机出口处的温度、速度和比冲也随之增加;随着入口总压的增加,工作气体流量增加,发动机喷管出口处轴向速度增加.对NASA 1 k W级电弧加热发动机采用氮氢模拟肼作推进剂进行了数值模拟,模拟结果与文献报道的实验结果大体相符. 展开更多

关键词 电弧加热发动机 流动与传热 数值模拟

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低功率水电弧加热发动机的初步研究

15

作者 沈岩 魏延明 赵文华 《火箭推进》 CAS 2006年第6期23-27,共5页

本文研究了以水为推进剂的电弧加热发动机。其中电弧加热发动机的流量为15mg/s、电流为8A,此时平均电压为80.5V、功率约为640W、平均推力为0.0975N,以此计算得到比冲为650s左右、效率为55%～60%。成功地验证了水做为电弧加热发动机的推... 本文研究了以水为推进剂的电弧加热发动机。其中电弧加热发动机的流量为15mg/s、电流为8A,此时平均电压为80.5V、功率约为640W、平均推力为0.0975N,以此计算得到比冲为650s左右、效率为55%～60%。成功地验证了水做为电弧加热发动机的推进剂、产生推力的能力。 展开更多

关键词 水 电弧加热发动机 电推进

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再生冷却电弧加热发动机性能研究

16

作者 魏延明 唐皇哉 +2 位作者 赵文华 侯凌云 刘政胤 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2006年第6期5-9,共5页

采用再生冷却技术设计了一种新型电弧加热发动机。介绍了发动机的本体结构、实验系统、参数测量系统及小推力测量系统。采用氩为推进剂,在真空室中进行了发动机的性能实验。电弧加热发动机的比冲大约为1372～1764m/s,其比冲随流量的增... 采用再生冷却技术设计了一种新型电弧加热发动机。介绍了发动机的本体结构、实验系统、参数测量系统及小推力测量系统。采用氩为推进剂,在真空室中进行了发动机的性能实验。电弧加热发动机的比冲大约为1372～1764m/s,其比冲随流量的增大而减小,随功率的增大而增加;发动机效率大约为30%～57%,其效率随流量的增大而增大,随功率的增大而减小。 展开更多

关键词 电弧加热发动机 发动机比冲 发动机效率

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低功率氩电弧加热发动机的数值模拟 被引量：4

17

作者 贾少霞 王海兴 +2 位作者 陈熙 潘文霞 汤海滨 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1539-1542,共4页

采用可求解可压缩流动与传热的全速度SIMPLE算法,对低功率氩电弧加热发动机内部的传热与流动进行了数值模拟,获得了电弧加热发动机内的温度、速度、马赫数及流线分布。计算结果表明:电弧加热发动机内最高温度出现在阴极下游附近中心轴线... 采用可求解可压缩流动与传热的全速度SIMPLE算法,对低功率氩电弧加热发动机内部的传热与流动进行了数值模拟,获得了电弧加热发动机内的温度、速度、马赫数及流线分布。计算结果表明:电弧加热发动机内最高温度出现在阴极下游附近中心轴线处,这是因为电弧在阴极表面收缩形成阴极弧点,从而焦耳热成为该高温区的主要加热机制;沿着发动机中心轴线,气体温度和速度开始时随着距阴极距离的增加而迅速增加,然后在等离子体流向喷管出口的过程中,气体温度和速度逐渐下降。此外还详细考察了弧电流变化对电弧加热发动机内部传热与流动特性的影响,计算获得的发动机流量和比冲与实验结果基本一致。 展开更多

关键词 电弧加热发动机 等离子体 流动与传热 数值模拟

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10kW级氢电弧加热发动机非平衡等离子体流动过程的数值模拟 被引量：3

18

作者 孙维平 魏福智 王海兴 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1614-1620,共7页

为对10kW级氢电弧加热发动机中的流动与传热过程进行热力学及化学非平衡数值模拟研究,采用的数学物理模型中引入重粒子和电子能量方程考察发动机喷管内等离子体流动的热力学非平衡特性;引入氢原子、氢离子组分方程,结合总体连续方程和... 为对10kW级氢电弧加热发动机中的流动与传热过程进行热力学及化学非平衡数值模拟研究,采用的数学物理模型中引入重粒子和电子能量方程考察发动机喷管内等离子体流动的热力学非平衡特性;引入氢原子、氢离子组分方程,结合总体连续方程和适当的化学反应,考察发动机喷管内等离子体流动的化学非平衡特性;数值计算所需的热力学和输运性质在求解过程中按照当地条件参数计算;控制方程组采用基于Roe格式的数值方法进行离散求解。计算获得的发动机性能参数与文献报道结果相比合理符合。数值模拟结果表明,在发动机喷管内壁面,电子和重粒子的温度差远大于沿发动机轴线的二者之差,说明在发动机内壁面附近电子和重粒子偏离热平衡状况比较明显。通过对各种氢组分在发动机内分布及演化过程分析表明,在发动机出口等离子体流动处于化学非平衡状态。 展开更多

关键词 等离子体 氢电弧加热发动机 双温度 热力学 输运性质 化学非平衡 解离

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低功率电弧加热发动机内流动、传热与传质的数值计算

19

作者 何青松 朱涛 +2 位作者 耿金越 沈岩 王海兴 《载人航天》 CSCD 北大核心 2018年第5期574-581,595,共9页

为了获得电弧加热发动机内部流动、传热与传质的一些基本规律,采用基于局域热力学平衡假定的物理模型,对不同气体、工况和发动机进行了研究。结果表明,电弧加热发动机内的气体在约束通道内由亚声速加速到超声速,轴向速度在约束通道出口... 为了获得电弧加热发动机内部流动、传热与传质的一些基本规律,采用基于局域热力学平衡假定的物理模型,对不同气体、工况和发动机进行了研究。结果表明,电弧加热发动机内的气体在约束通道内由亚声速加速到超声速,轴向速度在约束通道出口下游附近达到最大值,然后随着轴向距离的增加速度逐渐降低;电弧加热发动机内气体加热主要发生在阴极下游以及约束段附近,最高温度出现在阴极尖下游;在喷管的扩张段,由于气动膨胀作用以及焦耳热的影响逐渐降低,气体温度逐渐下降。 展开更多

关键词 电弧加热发动机 局域热力学平衡 流动传热 数值模拟

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电弧加热发动机喷出等离子体静电单探针测量

20

作者 何艳 汤海滨 张尊 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期889-894,共6页

应用静电单探针测量了kW级电弧加热发动机喷出等离子体参数分布。发动机以氮气为推进剂,测量范围为距离发动机喷口1.25～15cm,实验中真空舱压力为3～5Pa。实验获得了电子温度和电子数密度沿不同轴向位置和径向位置的变化规律,电子温度为... 应用静电单探针测量了kW级电弧加热发动机喷出等离子体参数分布。发动机以氮气为推进剂,测量范围为距离发动机喷口1.25～15cm,实验中真空舱压力为3～5Pa。实验获得了电子温度和电子数密度沿不同轴向位置和径向位置的变化规律,电子温度为0.4～0.8eV,电子数密度为1.2×1017～1.25×1018m-3。对比研究发现,N2为推进剂产生的等离子体的电子温度和电子数密度均大于N2-H2为推进剂的情况,但前者发散角较小。 展开更多

关键词 电弧加热发动机 静电单探针 等离子体诊断

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